寬帶光纖喇曼放大器的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光纖喇曼放大器是目前公認(rèn)的下一代光放大器的理想選擇.由于喇曼放大具有噪聲低、增益帶寬配置靈活等優(yōu)點(diǎn),已被證明是延長光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離、提高系統(tǒng)傳輸容量的關(guān)鍵技術(shù)之一.對光纖喇曼放大器的研究是近年來光放大器研究領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn). 本論文對光纖喇曼放大器及其設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究.本論文的主要內(nèi)容如下: 1.對光纖喇曼放大器的增益和噪聲特性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究和總結(jié).重點(diǎn)研究分析了泵浦方式、增益水平、光纖長

2、度、信道功率水平等參數(shù)對放大器增益和噪聲特性的影響.研究結(jié)果對光纖喇曼放大器的設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義. 2.提出了一種高效、穩(wěn)定的光纖喇曼放大器仿真算法.該算法以簡單打靶法為基礎(chǔ),并首次將牛頓下山法和Broyden秩1法引入其中,顯著提高了仿真算法的收斂速度和穩(wěn)定性.同時(shí),還提出了一種對打靶法所需的初值進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)的方法.研究結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的打靶法相比,本文提出的算法的仿真速度至少提高了4倍以上.該算法可用于對各種光纖喇曼放大器

3、的增益和噪聲特性進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的評價(jià). 3.提出了一種高效的寬帶光纖喇曼放大器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.該方法通過構(gòu)造適當(dāng)?shù)募s束條件,將光纖喇曼放大器的增益和噪聲優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐挥屑s束非線性規(guī)劃問題,以序列二次規(guī)劃(SQP)法作為優(yōu)化算法進(jìn)行求解.該方法可快速地確定實(shí)現(xiàn)增益和噪聲平坦所需的最佳泵浦波長和功率配置.研究結(jié)果表明,與常見的以遺傳算法為基礎(chǔ)的優(yōu)化方法相比,該方法的優(yōu)化速度平均提高了約9倍. 4.首次從理論上提出了一種對光纖

4、喇曼放大器的增益譜進(jìn)行保形調(diào)整的方法并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.該方法可在保持增益譜的形狀基本不變的情況下,通過適當(dāng)調(diào)整各泵浦波長的功率實(shí)現(xiàn)對放大器增益大小的調(diào)節(jié). 5.成功研制出國內(nèi)首臺分立式色散補(bǔ)償型C+L波段寬帶光纖喇曼放大器樣機(jī)一臺并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和性能測試.研究結(jié)果表明,該樣機(jī)工作帶寬為75 nm(1530-1605 nm),可提供10 dB以上的凈增益；在平均凈增益為10 dB時(shí),工作帶寬內(nèi)增益起伏約0.9 dB,噪聲指數(shù)